《自然物理学》发表的一项新研究提出了一种受电子波函数量子几何影响的电子-声子耦合理论。

电子在晶格中的运动及其与晶格振动(或声子)的相互作用在超导(无电阻导电性)等现象中起着关键作用。

电子-声子耦合 (EPC) 是自由电子与声子之间的相互作用，声子是代表晶格振动的准粒子。EPC 导致库珀对(电子对)的形成，库珀对是某些材料中超导性的原因。

这项新研究探索了材料中的量子几何领域以及它们如何增强 EPC 的强度。

Phys.org 采访了这项研究的第一作者、普林斯顿大学摩尔博士后研究员 Jiabin Yu 博士。

谈及这项研究的动机，余博士表示：“我的动机是超越常识，找出波函数的几何和拓扑性质如何影响量子材料中的相互作用。在这项工作中，我们重点研究了量子材料中最重要的相互作用之一——EPC。”

电子波函数和 EPC

量子态由波函数描述，波函数是包含有关该状态的所有信息的数学方程。电子波函数基本上是一种测量电子在晶格(材料中原子的排列)中的位置概率的方法。

“在凝聚态物理学中，人们长期以来一直使用能量来研究材料的行为。在过去的几十年里，范式转变使我们认识到，波函数的几何和拓扑特性对于理解和分类现实量子材料至关重要，”余博士解释说。

在 EPC 的背景下，两者之间的相互作用取决于电子在晶格中的位置。这意味着电子波函数在某种程度上决定了哪些电子可以与声子耦合并影响该材料的导电性。

这项研究的研究人员想要探索量子几何对材料中EPC的影响。